JP4684339B2 - ネットワーク制御装置およびネットワーク制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク制御装置およびネットワーク制御方法に関し、特に、グローバルデータ通信ネットワーク（以下「グローバルネットワーク」と言う）との接続経路を複数有するネットワーク制御装置およびそのネットワーク制御方法に関する。

今日のインターネットは、固定ネットワークノードのシステムの周辺で、多数のデータ通信ネットワーク（以下「ネットワーク」と言う）が展開する段階に発展している。これらの周辺ネットワークは、エッジネットワークとして知られており、一方、エッジネットワークに囲まれた固定ネットワークノードのシステムは、コアネットワークとして知られている。無線技術の出現および発展で、これらのエッジネットワークはさらに無線のソリューションに用いられるようになってきている。例えば、非特許文献１および非特許文献２に記述されているように、モバイルネットワークと呼ばれる特別なエッジネットワーク、つまり移動するネットワークが形成されつつある。

モバイルネットワークは、ネットワーク全体がインターネットなどのグローバルネットワークへの接続点を変更するノードのネットワークであり、通常、異なるアクセスルータ（実際には、アクセスルータ自身が移動可能である）間でグローバルネットワークへの接続点を変更する、モバイルネットワーク内のモバイルルータ（モバイルネットワークをグローバルネットワークにつなぐデバイス）を必要とする。例えば、モバイルネットワークは、人々（パーソナルエリアネットワークまたはＰＡＮとして知られる）に接続されたネットワークや、自動車、列車、船、航空機のような乗り物に配置されたセンサのネットワークを含むものである。飛行機、列車、バスなどの大量輸送システムにおいて、ラップトップ、パーソナルディジタルアシスタンス（ＰＤＡ）、自動車電話を使用して遠隔のホストに接続できるようにするオンボードインターネットアクセスを乗客に提供することが可能となる。そのようなモバイルネットワーク内の個々のノードは、通常、中央の装置（すなわち、モバイルルータ）に接続しており、ネットワークが動く場合には個々のノードは接続点を変更せず、その代わりにネットワーク全体が移動するようにモバイルルータが接続点を変更する。

したがって、モバイルネットワークの問題は、ＩＰｖ４（非特許文献３参照）でのモバイルＩＰｖ４（非特許文献４参照）およびＩＰｖ６（非特許文献５）でのモバイルＩＰｖ６（非特許文献６）で言及されている従来のモビリティサポートの問題とは異なっている。モバイルＩＰｖ４やモバイルＩＰｖ６での主要目的は、ネットワーク全体よりもむしろ個々のホストに対するモビリティサポートを提供することである。

モバイルＩＰでは、各モバイルノードは固有のホームドメインを有している。モバイルノードがそのホームネットワークに接続している場合には、そのモバイルノードには、ホームアドレスとして知られる固有のグローバルアドレスが割り当てられている。一方、モバイルノードが離れている場合、すなわち、他のフォーリンネットワークに接続している場合は、そのモバイルノードには、通常、気付アドレス（care-of-address）として知られる一時的なグローバルアドレスが割り当てられる。モバイルサポートのアイデアは、モバイルノードが他のフォーリンネットワークに接続された場合でも、ホームドメインを参照してそのモバイルノードに到達できるようにするものである。これは、ホームネットワークにエンティティ（ホームエージェント）を導入することにより達成されるものである。

モバイルノードは、バインディングアップデートとして知られるメッセージを使用して、気付アドレスをホームエージェントに登録する。ホームエージェントは、モバイルノードのホームアドレスに出されたメッセージを傍受しなければならない。そして、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリング（非特許文献７および非特許文献８参照）を使用して、モバイルノードの気付アドレスにパケットを転送しなければならない。ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングは、オリジナルのＩＰパケットを別のパケットでカプセル化することを行うものである。オリジナルのパケットは内部パケット（inner packet）と呼ばれることもあり、内部パケットをカプセル化する新しいパケットは外部パケット（outer packet）と呼ばれることもある。

個々のホストのためのモビリティサポートの概念をノードのネットワークのためのモビリティサポートに拡張すると、モバイルネットワークの問題解決の目的は、インターネット上のどこにモバイルネットワークが接続していていても固有アドレスによってモバイルネットワーク内のノードに到達できるようにすることである。これまで、ネットワークモビリティサポートを提供するための主要な試みが幾つか存在している。それらのほとんどは、モバイルルータとモバイルルータのホームエージェントとの間の双方向トンネルを利用するものである（非特許文献９、非特許文献１０、非特許文献１１、および非特許文献１２参照）。

モバイルルータとホームエージェントとの間の双方向トンネルでは、ホームドメインに存在するときには、モバイルネットワークを管理するモバイルルータが幾つかのルーティングプロトコルを使用してモバイルネットワークにおけるパケットのルーティングを行う。一方、モバイルルータおよびそのネットワークがフォーリンネットワークに移動するときには、モバイルルータがホームエージェントにその気付アドレスの登録を行う。その後、モバイルルータとホームエージェントとの間でＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルを設定する。モバイルルータは、ホームドメインに存在したときに使用したルーティングプロトコルをＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネル上でも使用する。これは、モバイルネットワークに向かう全てのパケットがホームエージェントに傍受され、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルを介してモバイルルータに転送されることを意味する。そして、モバイルルータは、そのモバイルネットワーク内のホストにパケットを転送する。また、そのモバイルネットワーク内のノードがネットワーク外にパケットを送信したい場合には、モバイルルータはパケットを傍受し、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルを介してホームエージェントに転送し、その後、ホームエージェントは意図された受信者（モバイルネットワーク内のノードが設定したパケットの宛先）にパケットを送信する。

ところで、上述の双方向トンネルによる単純なアプローチでは、ＩＰｖ４やＩＰｖ６における他の強力な特徴（例えば、マルチホーミングなど）の要求を十分に満たすことはできない。グローバルネットワークへの独立経路を提供する複数のイグレスインタフェースが存在する場合、モバイルネットワークはマルチホームとなり得る。これらのインタフェースが全て同一のルータに属する場合は、そのルータのみがマルチホームになっている。そのルータの配下に存在するモバイルネットワークのノードは、一つのイグレスルータのみが見えるだけであってマルチホームになっていない。一方、これらのインタフェースが別々のルータに属する場合は、モバイルネットワークのノードは複数のイグレスルータが見え、よってマルチホームになっている。

一般に、モバイルネットワークは、グローバルネットワークと無線接続を行っている。近年、無線技術は格段の進歩を遂げているが、まだ有線ネットワークに比べて、チャネルの不安定性やノイズの問題が生じやすい。マルチホーミングの利点の一つは、あるアップリンクがダウンした場合でもネットワークノードがグローバルネットワークと相互に接続するための代替パスを使用できるという点である。

しかしながら、モバイルルータによって使用される双方向トンネルのメカニズムでは、ノードは、デフォルトルータとして一つのルータしか選択することができない。このルータがグローバルネットワークに接続できなくなった場合、ルータは、ホームエージェントとのトンネルを維持することができない。また、このルータを使用しているノードも、グローバルネットワークへのアクティブなリンクを持つ他のモバイルルータが同一ネットワーク上に存在していてもグローバルネットワークへの接続性を失ってしまう。そして、モバイルネットワークのノードは、やがてデフォルトルータがグローバルネットワークへの経路を失ったことを認識し、代替モバイルルータをデフォルトルータとして選択することになる。

このような方式は、モバイルネットワークのノードが自ら経路発見を行うことに依存しており、例えば、非常に限定された処理能力を有する組込型デバイスなどのノードに対して処理負荷を与えてしまうことになる。また、ノードが現在のデフォルトの経路がダウンしたことを認識するための遅延が生じる可能性がある。さらに、異なるモバイルルータが異なるサブネットのプリフィックスをブロードキャストするため、モバイルノードが最終的にデフォルトルータの切り替えを行った場合には、異なる気付アドレスを使用しなければならなくなり、ホームエージェントにバインディングアップデートを送信する必要が生じ、経路発見の遅延をさらに増大させてしまう。

"Network Mobility Support Terminology"（Ernst, T., and Lach, H., Internet Draft: draft-ernst-nemo-terminology-01.txt, Oct 2002, Work in Progress） "Network Mobility Support Requirements"（Ernst, T., and Lach, H., Internet Draft: draft-ernst-nemo-requirements-00.txt, Oct 2002, Work in Progress） "Internet Protocol", DARPA, IETF RFC 791, Sep 1981 "IP Mobility Support", Perkins, C. E. et.al., IETF RCF 2002, Oct 1996 "Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification", Deering, S., and Hinden, R., IETF RCF 2460, Dec 1998 "Mobility Support in IPv6", Internet Draft: draft-ietf-mobileip-ipv6-18.txt, Work in Progress, June 2002 "IP-in-IP Tunneling", Simpson, W., IETF RFC 1853, Oct 1995 "Generic Packet Tunneling in IPv6", Conta, A., and Deering, S., IETF RFC 2473, Dec 1998 "Mobile Router Tunneling Protocol", Kniveton, T., et.al., Internet Draft: draft-kniveton-mobrtr-03.txt, Work in Progress, Nov 2002 "Issues in Designing Mobile IPv6 Network Mobility with the MR-HA Bidirectional Tunnel (MRHA)", Internet-Draft: draft-petrescu-nemo-mrha-00.txt, Work in Progress, Oct 2002 "IPv6 Reverse Routing Header and Its Application to Mobile Networks", Thubert, P., and Molteni, M., Internet Draft: draft-thubert-nemo-reverse-routing-header-01.txt, Work in Progress, Oct 2002 "Mobile Networks Support in Mobile IPv6 (Prefix Scope Binding Updates)", Ernst, T., Castelluccia, C., Bellier, L., Lach, H., and Olivereau, A., Internet Draft: draft-ernst-mobileip-v6-network-03.txt, Mar 2002

本発明の目的は、ネットワークのノードに処理負荷を与えず伝送効率を向上させることができるネットワーク制御装置およびネットワーク制御方法を提供することである。

本発明の一形態によれば、ネットワーク制御装置は、ネットワークに属するノードとグローバルネットワークとの間に構築され且つ前記グローバルネットワークへの接続経路を有するインタフェースを有し前記ネットワークに属するルータ装置を介して構築された接続を維持するネットワーク制御装置であって、前記ルータ装置の第一のインタフェースを用いて実行されたパケットトンネリングの障害を検知する検知手段と、検知されたパケットトンネリングの障害に従って、前記ルータ装置の第二のインタフェースを検索する検索手段と、検索された第二のインタフェースを第一のインタフェースの代わりに用いてパケットトンネリングを実行する実行手段と、を有する。

本発明の他の形態によれば、ネットワーク制御方法は、ネットワークに属するノードとグローバルネットワークとの間に構築され且つ前記グローバルネットワークへの接続経路を有するインタフェースを有し前記ネットワークに属するルータ装置を介して構築された接続を維持するネットワーク制御方法であって、前記ルータ装置の第一のインタフェースを用いて実行されたパケットトンネリングの障害を検知する検知ステップと、前記検知ステップで検知したパケットトンネリングの障害に従って、前記ルータ装置の第二のインタフェースを検索する検索ステップと、前記検索ステップで検索した第二のインタフェースを第一のインタフェースの代わりに用いてパケットトンネリングを実行する実行ステップと、を有する。

本発明の一実施の形態に係るモバイルネットワーク制御装置を適用したモバイルルータを有する一般的な通信ネットワークシステムの構成図 上記モバイルルータの内部構成を示すブロック図 上記モバイルルータにおける動作例を説明するためのフロー図 上記モバイルルータにおける他の動作例を説明するためのフロー図 図４Ａに示す動作例の続きを説明するためのフロー図

上記問題を解決するため、本発明は、モバイルネットワーク制御装置を適用したモバイルルータが代替ルータを代わりに使用できるようにする。これは、モバイルルータが、グローバルネットワークへの独立経路を有するあるイングレスインタフェース（ingress interface）のネットワークセグメント上の他のモバイルルータの存在を検知することを伴う。モバイルルータのイグレスリンクが切断した場合、モバイルルータは他のモバイルルータから気付アドレスを取得し、ホームエージェントにバインディングアップデートを送信し、他のモバイルルータを通る双方向トンネルを再構築する。同様に、イグレスインタフェース（egress interface）を複数有するモバイルルータも、双方向トンネルを維持する場合にイグレスインタフェース間の切り替えを行うことが可能である。これによって、モバイルネットワークのノードは、デフォルトルータを変更する必要がなくなる。実際、モバイルネットワークのノードは、モバイルルータがグローバルネットワークへの代替経路を切り替えたことを認識する必要がない。このよに、デフォルトルータの切り替えや気付アドレスのバインディングの更新を実行するモバイルネットワークのノードに係るあらゆる余計な処理負荷や待ち時間が取り除かれ、結果的に伝送効率を向上させることができる。

本発明は、グローバルネットワーク内でローミングするモバイルルータに関し、モバイルルータのイングレスインタフェースに接続するノードとそのホームエージェントとの間での双方向トンネルを介しての接続性を維持するためのものである。本発明では、モバイルルータが受動的にそのイングレスインタフェースに入ってくる情報を調べ、グローバルネットワークへの代替経路をブロードキャストする他のモバイルルータが存在するか否かを検知する必要がある。そのような他のモバイルルータが存在する場合、検知を行ったモバイルルータは、イグレスインタフェースに障害が発生した場合に常に上記の代替経路を介してホームエージェントとの双方向トンネルを再構築する。さらに、モバイルルータ自身がマルチホームの場合もある。この場合には、双方向トンネルの主要イグレスインタフェースに障害が発生したとき、モバイルルータがイグレスインタフェース間で接続を切り替えることが可能となる。

以下、ローミングネットワーク（モバイルネットワーク）にグローバルな接続性を提供するための装置および方法を開示する。開示される発明の理解を支援するため、次の定義が使用される。

「パケット」は、データネットワーク上で伝送可能なあらゆるフォーマットを有するデータの自己内包型ユニットである。パケットは通常、ヘッダおよびペイロードの二つの部分で構成される。ペイロードは、伝送されるデータを含んでおり、ヘッダは、パケットの伝送を援助するための情報を含んでいる。ヘッダは、パケットの送信者と受信者とをそれぞれ識別するためのソースアドレスおよびデスティネーションアドレスを有する。

「パケットトンネリング」は、自己内包型のパケットが他のパケットにカプセル化されることを言う。パケットトンネリングの動作は、パケットのカプセル化とも呼ばれる。また、カプセルに入れられているパケットは「トンネル化されたパケット」または「内部パケット」と呼ばれ、内部パケットをカプセルに入れるパケットは「トンネリングパケット」または「外部パケット」と呼ばれる。内部パケット全体は外部パケットのペイロードを形成している。

ネットワーク要素の「デフォルトルータ」は、あるネットワーク要素が目的地までの他の接続経路を知らず送信した全パケットが届けられるルータであり且つ当該ネットワーク要素と同一リンクに所在しているルータのことを言う。

「モバイルノード」は、グローバルネットワークとの接続点を変更するネットワーク要素である。例えば、「モバイルノード」は、エンドユーザ端末や、グローバルネットワークとの接続点を変更することが可能なゲートウェイ、ルータまたはインテリジェントネットワークハブとして機能する中間ネットワーク要素のことを言う。エンドユーザ端末であるモバイルノードは、具体的には「モバイルホスト」と呼ばれる一方、中間ネットワーク要素であるモバイルノードは、具体的には「モバイルルータ」と呼ばれる。

「ホームアドレス」は、モバイルノードに割り当てられた主要なグローバルアドレスであり、モバイルノードがグローバルネットワーク上のどこに接続しているかによらずモバイルノードに到達できるようにするために使用するものである。

ホームアドレスが接続点近傍で使用されるアドレスとトポロジ的に互換性を持つ地点でグローバルネットワークに接続しているモバイルノードは、「ホームにいる」と言う。単一の監視権限により制御される接続点近傍は、モバイルノードの「ホームドメイン」と言う。

ホームアドレスが接続点近傍で使用されるアドレスとトポロジ的に互換性を持たない地点でグローバルネットワークに接続しているモバイルノードは、「離れている」と言う。この接続点近傍は、モバイルノードの「フォーリンドメイン」と言う。

「気付アドレス」は、離れているモバイルノードに割り当てられる一時的なグローバルアドレスであり、割り当てられた気付アドレスは、グローバルネットワークへの接続点近傍で使用されるアドレスとトポロジ的に互換性を持つ。

「ホームエージェント」は、モバイルノードのホームドメインに存在するネットワークエンティティであり、モバイルノードが離れているとき、モバイルノードの気付アドレスの登録サービスを行って、モバイルノードのホームアドレス宛てのパケットをモバイルノードの気付アドレスに転送するものである。

「バインディングアップデート」は、モバイルノードからそのホームエージェントまたはコレスポンデントノードに対して送られるメッセージであり、送信者（モバイルノード）の現在の気付アドレスを受信者（ホームエージェントまたはコレスポンデントノード）に通知するものである。これによって、受信者側において、モバイルノードの気付アドレスとホームアドレスとの間に「バインディング」が作られる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の記述では、本発明の完全に理解するための説明において、具体的な数、時間、構造、その他のパラメータが使用されるが、このような具体的な記述がなくても本発明の実施が可能なことは当業者にとって明白である。

図１は、本発明の一実施の形態に係るモバイルネットワーク制御装置を適用したモバイルルータを有する一般的な通信ネットワークシステムの構成図である。図１に示された通信ネットワークシステムにおいて、グローバルネットワーク１０１にモバイルネットワークに接続する二つのマルチホームのモバイルネットワーク１０２、１０３内の動作は最適化される。

図１では、モバイルネットワーク１０２のモバイルルータ１２１が、グローバルネットワーク１０１の二つのアクセスポイント１１１、１１２を介してグローバルネットワーク１０１に接続する二つのイグレスインタフェースを有しているので、モバイルネットワーク１０２はマルチホームである。また、モバイルネットワーク１０３も、モバイルネットワーク１０２に接続しているイグレスインタフェースを介してグローバルネットワーク１０１に接続し、且つ、グローバルネットワーク１０１のアクセスポイント１１３に接続するイグレスインタフェースを介してグローバルネットワーク１０１に接続しているので、やはりマルチホームである。

モバイルネットワーク１０２、１０３はいずれもマルチホームではあるが、両者には違いがある。モバイルルータ１３１は上記イグレスインタフェースにグローバルネットワーク１０１への接続経路（以下「グローバル接続」と言う）を有していることをブロードキャストしないので、モバイルネットワーク１０２内のモバイルノード１２２からは一つのデフォルトルータ、すなわちモバイルルータ１２１のみが見えている。一方、モバイルネットワーク１０３内のモバイルノード１３３、１３４からは、二つのデフォルトルータ、すなわちモバイルルータ１３１、１３２が見えている。

上記のように、異なるタイプのマルチホームのモバイルネットワークが図示されており、これによって本発明を完全に開示することが可能である。

図１に示されたモバイルルータ１２１、１３１、１３２は同様の内部構成を有している。図２は、モバイルルータ１２１、１３１、１３２の内部構成を示すブロック図である。

モバイルルータ１２１、１３１、１３２は、上位レイヤ部２０１、マルチホーミング検知ユニット２０２、双方向トンネリングユニット２０３、トンネル障害検知ユニット２０４、単数または複数（例えばＮ個）のネットワークインタフェース（以下「インタフェース」と言う）２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎを有する。以下、インタフェース２０５−１〜２０５−Ｎの任意の一つを単にインタフェース２０５と言う。

上位レイヤ部２０１は、例えばＩＰｖ４やＩＰｖ６などのネットワークプロトコルおよびこれよりも上位の全てのプロトコルを扱い端末間接続に関連した全てのプロトコルをカプセル化する実際のプロトコルスタックを象徴するブロックである。同様に、インタフェース２０５−１〜２０５−Ｎは、全ての必要なドライバと、物理的なネットワークインタフェースカードを駆動するために必要なプロトコルスタックとを有する物理的なネットワークインタフェースカードを象徴するブロックである。

一般に、インタフェース（例えば、インタフェース２０５−１〜２０５−Ｎ）には、イグレスインタフェースとして用いられる一つ以上のインタフェースと、イングレスインタフェースとして用いられる一つ以上のインタフェースと、が含まれる。イングレスインタフェースはローカルネットワーク（例えば、モバイルネットワーク１０２、１０３）上のネットワーク要素（例えば、モバイルノード１２２、１３３、１３４）と接続しており、イグレスインタフェースはグローバルネットワーク（例えば、グローバルネットワーク１０１）に接続している。

ここで、ネットワークプロトコル層とネットワークインタフェース層との間に挿入された中間の機能性（すなわち、マルチホーミング検知ユニット２０２、双方向トンネリングユニット２０３およびトンネル障害検知ユニット２０４の機能性）について詳述する。

マルチホーミング検知ユニット２０２は、グローバルネットワークへのパスの有効性をブロードキャストする別のルータが、イングレスリンクの一つと同一のリンク上に存在するか否かを検知する。この検知は、パケットフローパス２１６によってインタフェース２０５から入ってくる全てのパケットを検査することによって行われる。これらのパケットは、パケットフローパス２１１によって、通常の処理を行うために上位レイヤ部２０１に渡される。さらに、マルチホーミング検知ユニット２０２は、インタフェース２０５−１〜２０５−Ｎの中に、信号フローパス２１９を介してアクティブなイグレスインタフェースが複数存在するか否かを判定することによって、モバイルルータ１２１、１３１、１３２自体がマルチホームか否かを検知することも可能である。

双方向トンネリングユニット２０３は、到来するパケットおよび送出するパケットのための双方向のパケットトンネリングを行う。パケットフローパス２１２から送出される全てのパケットはカプセル化され、ホームエージェントに転送される。上位レイヤ部２０１では、パケットフローパス２１２を経由してグローバルネットワーク１０１に向かうよう定められた送出パケットの切り替えのみが行われることが期待される。パケットをイングレスリンクの一つに定めるために、上位レイヤ部２０１は、パケットフローパス２１３を用いて適切なインタフェース２０５に直接パケットを切り替えることも可能である。カプセル化の後、送出パケットは、送出されるべき適切なインタフェース２０５に経路が定められることとなる。

双方向トンネリングユニット２０３は、トンネルの中でカプセル化された到来パケットを脱カプセル化するものでもある。脱カプセル化されたパケットは、通常の処理を行うため、パケットフローパス２１２を経由して上位レイヤ部２０１に渡される。

トンネル障害検知ユニット２０４は、信号フローパス２１８を介して、双方向トンネリングが通るリンクの切断、つまり双方向パケットトンネリングの障害を検知する。トンネルの障害は、ホームエージェントがトンネルパケットを受け取る能力がない場合に起こり得る。このようなトンネルの障害は、例えば、インタフェース２０５によって指示されたり、または、中間ルータによってパケットが矛盾なく拒絶されたりすることにより、発生する。一般に、インタフェース２０５を含むほとんどの有線または無線のインタフェースは、物理チャネルのリンクステータスを尋ねるためにシステムコールを提供している。トンネル障害検知ユニット２０４は、そのようなシステムコールによってリンクの切断を検知することが可能である。

さらに、何らかの理由によって、中間のネットワークノードが、次の（中間の）目的地にパケットを転送することができない場合、ほとんどのネットワークプロトコルは、この障害を送信者に通知するために送信者にフィードバックする手段を提供している。再び、トンネル障害検知ユニット２０４は、そのような通知を捕らえて、延長された期間にわたってそのような通知を一貫して受け取った後、障害が発生したトンネルを断定することが可能である。障害が検知された場合は、それがトリガーとなって、双方向トンネリングユニット２０３は、信号フローパス２１５を使用して適切な処置を講ずることとなる。

本発明の適用可能性は、グローバルネットワーク１０１への代替経路を持っている他のルータの検知／発見に大きく依存している（以下、説明を容易にするため、グローバルネットワーク１０１への代替経路を有するルータを「代替ルータ」と言う）。したがって、マルチホーミング検知ユニット２０２は、ここで非常に重要な役割を果たす。マルチホーミング検出ユニット２０２は、他の代替ルータの存在を検出するために、到来する全てのパケットを監視し、他のルータによって送られたアドバタイズメントメッセージを含んでいるパケットを検知する。

パケット交換型のネットワークにおいて使用されるほとんどのネットワークプロトコルでは、ルータは、そのルータに関する情報を含むアドバタイズメントメッセージを同一のリンク上の全てのノードに例えば周期的にブロードキャストする。これらのメッセージから、受信ノードは、そのルータがグローバルネットワークに対してパスを持っているかどうかを知ることが可能である。例えば、"Neighbor Discovery for IP Version 6"（Narten, T., Nordmark, E., and Simpson, W., IETF RFC 2461, Dec 1998）に記述されたＩＰｖ６近隣探索において、ルータがそのイングレスリンク上のノードにアドバタイズメントメッセージを送信する場合、ルータライフタイムフィールドを零ではない値に設定した上でアドバタイズメントメッセージを送信する。これによりブロードキャストされたライフタイムの間はデフォルトルータ（すなわち、グローバルネットワークに対して接続経路を持っているルータ）として利用可能であることを示すことが可能である。したがって、モバイルルータ１２１、１３１、１３２上のマルチホーミング検知ユニット２０２をＩＰｖ６環境で実施する場合においては、このことを利用して他の代替ルータの存在を検知することが可能である。一旦代替ルータが検知されたならば、その代替ルータを、マルチホーミング検知ユニット２０２によって保持されている代替ルータのリストに加えることが可能である。

さらにモバイルルータ１２１、１３１、１３２は、複数のアクティブなイグレスインタフェースを同時に有する可能性、換言すれば、それ自体がマルチホームである可能性もある。これは、マルチホーミング検知ユニット２０２によって検知される。ただし、イグレスインタフェースの一つが、ローカルネットワークから送出される全てのパケットが使用するプライマリイグレスインタフェースとなることを前提とする。また、双方向トンネルが通る通常のイグレスインタフェースにもなる。

この場合、他のアクティブなイグレスインタフェースは、代替イグレスインタフェースとして区別され、マルチホーミング検知ユニット２０２によって保持されている代替イグレスインタフェースのリストに格納される。さらに、マルチホーミング検知ユニット２０２は、インタフェース２０５−１〜２０５−Ｎを連続的に監視するので、もはやアクティブでないイグレスインタフェースが検知された場合には、このようなイグレスインタフェースを代替イグレスインタフェースのリストから削除することも可能である。

次いで、モバイルルータ１２１、１３１、１３２における動作について説明する。以下の開示の最初の部分では、マルチホームではないモバイルルータ（例えば、モバイルルータ１３２）においてイグレスインタフェースがダウンした場合について記載し、後の部分では、マルチホームのモバイルルータ（例えば、モバイルルータ１２１）においてイグレスインタフェースがダウンした場合について記載することにより、本発明を一般化する。

通常の動作下では、双方向トンネリングユニット２０３は、トンネルパケットを送出するためにプライマリイグレスインタフェースを使用する。トンネル障害検知ユニット２０４は、プライマリイグレスインタフェースを通るトンネリングの障害を検知した場合、パケットトンネリングのための代替の接続経路が構築されなければならない。なお、以下の説明において、インタフェース２０５−１を、障害が発生したトンネリングに用いられたイグレスインタフェースと仮定する。

まず、マルチホームでないモバイルルータ１３２における動作について図３を参照しながら説明する。

トンネル障害検知ユニット２０４がインタフェース２０５−１を用いた双方向トンネリングの障害を検知（Ｓ１０１０）した後、マルチホーミング検知ユニット２０２は、代替ルータのリスト上のルータを取得するためのチェックを行うことにより、グローバル接続を有するルータの有無を判定する（Ｓ１０２０）。この判定の結果、グローバル接続を有するルータが代替ルータのリストに含まれている場合（Ｓ１０２０：ＹＥＳ）、リスト上の当該ルータを選択し、ステップＳ１０３０に進む。グローバル接続を有するルータが存在しない、つまり代替ルータのリストが空の場合（Ｓ１０２０：ＮＯ）、モバイルルータ１３２は切断状態に入らなければならない（Ｓ１０４０）。切断状態では、モバイルルータ１３２はグローバルネットワーク１０１に転送すべき全てのパケットを廃棄しイグレスリンクが回復するのを受動的に待機しなければならないかもしれないので、ステップＳ１１１０に進む。

ステップＳ１０３０では、選択したルータから気付アドレスを取得する必要性があるか否かを判断する。例えば、選択したルータが存在するリンクへのイングレスインタフェース、換言すれば、選択したルータへの接続経路を有するイングレスインタフェース（本実施の形態では「インタフェース２０５−Ａ」と言う）の現在アドレスが有効なグローバルアドレスでない場合は（例えば、現在アドレスがプライベートアドレスの場合）、選択したルータから気付アドレスを取得する（割り当ててもらう）必要性がある（Ｓ１０３０：ＹＥＳ）ため、選択したルータから気付アドレスを取得する（Ｓ１０５０）。一方、現在アドレスが有効なグローバルアドレスである場合は、選択したルータから気付アドレスを取得する必要性がない（Ｓ１０３０：ＮＯ）ため、ステップＳ１０５０、Ｓ１０６０をスキップしてステップＳ１０７０に進む。

なお、マルチホーミング検知ユニット２０２は、新しい代替ルータを発見したとき、即座に代替ルータから気付アドレスを取得しても良い。この場合は、発見された代替ルータの気付アドレスは、代替ルータエントリとともに代替ルータのリストに格納される。このようにすることで、ステップＳ１０２０でルータ選択を行った後にステップＳ１０５０で気付アドレス取得を行う必要性をなくすことができる。

そして、ステップＳ１０６０では、ステップＳ１０５０での気付アドレス取得に成功したか否かを判定する。気付アドレス取得に成功した場合（Ｓ１０６０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０７０に進む一方、気付アドレス取得に失敗した場合（Ｓ１０６０：ＮＯ）、ステップＳ１１００に進む。

ステップＳ１０７０では、選択したルータを通じてホームエージェントにバインディングアップデートを送信する。このバインディングアップデートは、モバイルルータ１３２が双方向トンネルの開始アドレスをインタフェース２０５−Ａのアドレスに変更する旨をホームエージェントに通知するために送信される。そして、バインディングアップデート送信に対する肯定応答（ＡＣＫ）の受信を待つ。

そして、ステップＳ１０８０では、ＡＣＫを受信したか否かを判定する。ＡＣＫを受信した場合（Ｓ１０８０：ＹＥＳ）、ホームエージェントとの双方向トンネルが臨時措置として新たに構築されたことになる。そして、ステップＳ１０９０に進む。一方、ＡＣＫの受信待機中にタイムアウトになった場合または否定応答（ＮＡＣＫ）を受信した場合（Ｓ１０８０：ＮＯ）、ステップＳ１１００に進む。

ステップＳ１０９０では、双方向トンネリングユニット２０３は、インタフェース２０５−Ａを双方向トンネルの出発点（終点）となるインタフェースとして使用できるようにするとともに、インタフェース２０５−Ａから選択したルータへのリンクに関連づけられたグローバルアドレス（気付アドレス）を、双方向トンネルの新しい一時的なソースアドレス（デスティネーションアドレス）として使用できるようにする。そして、インタフェース２０５−Ａを用いた双方向トンネリングを実行する。そして、ステップＳ１１１０に進む。

ステップＳ１１００では、選択したルータをリストから除外する。このように、選択したルータをリストから除外するため、代替ルータのリストのメンテナンスを行うことができ、後々に実行される同様の代替経路検索動作を効率化することができる。ステップＳ１１００を実行した後、ステップＳ１０２０に戻る。

ステップＳ１１１０では、トンネル障害検知ユニット２０４は、切断されているリンク、つまりインタフェース２０５−１とグローバルネットワーク１０１とのリンクの監視を行う。そして、このリンクが回復するまで継続的に監視を行い、このリンクが回復した場合、ステップＳ１１２０に進む。ステップＳ１１２０では、臨時措置として構築されていた双方向トンネルを解除し、インタフェース２０５−１を用いた双方向トンネリングを再開する。

なお、図３には示されていないが、トンネル障害検知ユニット２０４は、臨時措置として新たに構築されている双方向トンネリングの障害の監視も行う。この双方向トンネリングの障害が検知された場合、図３に示されたものと同様の動作が実行されることは明らかである。

また、モバイルルータ１３２が複数の気付アドレスを同時に登録することをホームエージェントが認める場合は、上記の動作をさらに最適化することが可能である。より具体的には、マルチホーミング検知ユニット２０２が新しい代替ルータを発見し、この代替ルータから気付アドレスを取得した場合は常に、取得した気付アドレスを代替気付アドレスとして登録するためのバインディングアップデートをホームエージェントに直ちに送信する。このようにした場合、ルータが選択された後に気付アドレス要求やバインディングアップデート送信が行われる必要がない。したがって、臨時措置としての双方向トンネリングの構築が必要になってから実際に双方向トンネリングが構築されるまでの処理を簡略化することができ所要時間を短くすることができる。

次いで、マルチホームのモバイルルータ１２１における動作について図４Ａおよび図４Ｂを参照しながら説明する。

トンネル障害検知ユニット２０４がインタフェース２０５−１を用いた双方向トンネリングの障害を検知（Ｓ１０１０）した後、マルチホーミング検知ユニット２０２は、代替イグレスインタフェースのリスト上のイグレスインタフェースを取得するためのチェックを行うことにより、アクティブなイグレスインタフェースの有無を判定する（Ｓ１０１１）。この判定の結果、アクティブなイグレスインタフェースが代替イグレスインタフェースのリストに含まれている場合（Ｓ１０１１：ＹＥＳ）、リスト上の当該イグレスインタフェース（以下「インタフェース２０５−Ｂ」と言う）を選択し、ステップＳ１０１２に進む。アクティブなイグレスインタフェースが存在しない、つまり代替イグレスインタフェースのリストが空の場合（Ｓ１０１１：ＮＯ）、ステップＳ１０２０に進む。すなわち、代替イグレスインタフェースのリストが空の場合、モバイルルータ１２１は、上で説明したモバイルルータ１３２における動作と同様の動作を引き続き実行することとなる（Ｓ１０２０〜Ｓ１１２０）。

ステップＳ１０１２では、選択したインタフェース２０５−Ｂを通じてホームエージェントにバインディングアップデートを送信する。このバインディングアップデートは、モバイルルータ１２１が双方向トンネルの開始アドレスをインタフェース２０５−Ｂのアドレス（気付アドレス）に結びつけるために送信される。そして、バインディングアップデート送信に対する肯定応答（ＡＣＫ）の受信を待つ。

そして、ステップＳ１０１３では、ＡＣＫを受信したか否かを判定する。ＡＣＫを受信した場合（Ｓ１０１３：ＹＥＳ）、ホームエージェントとの双方向トンネルが臨時措置として新たに構築されたことになる。そして、ステップＳ１０１４に進む。一方、ＡＣＫの受信待機中にタイムアウトになった場合または否定応答（ＮＡＣＫ）を受信した場合（Ｓ１０１３：ＮＯ）、ステップＳ１０１５に進む。

ステップＳ１０１５では、選択したインタフェース２０５−Ｂをリストから除外する。このように、選択したイグレスインタフェースをリストから除外するため、代替イグレスインタフェースのリストのメンテナンスを行うことができ、後々に実行される同様の代替経路検索動作を効率化することができる。ステップＳ１０１５を実行した後、ステップＳ１０１１に戻る。

一方、ステップＳ１０１４では、双方向トンネリングユニット２０３は、インタフェース２０５−Ｂを臨時の双方向トンネルに使用できるようにし、インタフェース２０５−Ｂを用いた双方向トンネリングを実行する。そして、ステップＳ１０１６に進む。

ステップＳ１０１６では、トンネル障害検知ユニット２０４は、切断されているリンク、つまりインタフェース２０５−１とグローバルネットワーク１０１とのリンクの監視を行う。そして、このリンクが回復するまで継続的に監視を行い、このリンクが回復した場合、ステップＳ１０１７に進む。ステップＳ１０１７では、臨時措置として構築されていた双方向トンネルを解除し、インタフェース２０５−１を用いた双方向トンネリングを再開する。

なお、図４Ａおよび図４Ｂには示されていないが、トンネル障害検知ユニット２０４は、臨時措置として新たに構築されている双方向トンネリングの障害の監視も行う。この双方向トンネリングの障害が検知された場合、図４Ａおよび図４Ｂに示されたものと同様の動作が実行されることは明らかである。

また、モバイルルータ１２１が複数の気付アドレスを同時に登録することをホームエージェントが認める場合は、上記の動作をさらに最適化することが可能である。より具体的には、マルチホーミング検知ユニット２０２が新しい代替イグレスインタフェースを発見した場合は常に、その気付アドレスを代替気付アドレスとして登録するためのバインディングアップデートをホームエージェントに直ちに送信する。このようにした場合、イグレスインタフェースが選択された後に気付アドレス要求やバインディングアップデート送信が行われる必要がない。したがって、臨時措置としての双方向トンネリングの構築が必要になってから実際に双方向トンネリングが構築されるまでの処理を簡略化することができ所要時間を短くすることができる。

なお、複数のイグレスインタフェースを備えたモバイルルータ１２１に関する上記の説明は、モバイルルータ１２１が単一の双方向トンネルのみを有し、複数のイグレスインタフェースの一つのみをプライマリイグレスインタフェースとして使用するよう構成されていることを前提としている。ただし、双方向トンネルのためにプライマリイグレスインタフェースとして使用されるイグレスインタフェースのそれぞれに対してマルチホーミング検知ユニット２０２、双方向トンネリングユニット２０３およびトンネル障害検知ユニット２０４を設けることにより、上記の前提をなくし本発明を拡張することが可能である。この場合、図３に示された動作ならびに図４Ａおよび図４Ｂに示された動作は、各双方向トンネルにおいて実行可能である。特に、ある一つの双方向トンネルに関連したマルチホーミング検知ユニット２０２は、その他の双方向トンネルのプライマリイグレスインタフェースを代替イグレスインタフェースとみなす。そして、必要に応じて双方向トンネリングの障害を補うために、他のプライマリイグレスインタフェースを使用することが可能である。

このように、本実施の形態によれば、ホームエージェントとの双方向トンネリングを使用するモバイルルータが、ネットワークプロトコルにおいて用いられたマルチホーミング技術を効率よく利用し、イグレスリンクの障害によって生じる不適当な影響を最小限に抑えることが可能となる。ここで開示された発明を用いて、モバイルルータは、ホームエージェントとの双方向トンネルを再構築するために、代替経路をアクティブに検索することが可能となり、その結果、モバイルルータに接続する各モバイルノードがデフォルトルータを切り替える処理（通常、この処理は時間を要する）を行う必要をなくすことが可能となり、リンクの障害による切断の影響が最小限に抑えることが可能となる。

本明細書は、２００２年１２月２６日出願の特願２００２−３７８４５７に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

本発明のネットワーク制御装置およびネットワーク制御方法は、ネットワークのノードに処理負荷を与えず伝送効率を向上させる効果を有し、グローバルネットワークとの接続経路を複数有するネットワーク制御装置およびそのネットワーク制御方法として有用である。

Claims (7)

1. ローカルネットワークとグローバルネットワークとの間の接続を維持し、複数のインタフェースを有するネットワーク制御装置であって、
   前記複数のインタフェースのうち前記グローバルネットワークへの接続経路を有する第１インタフェースを用いて実行されるパケット送信の障害を検知する障害検知手段と、
   前記障害が検知された場合に、前記複数のインタフェースから第２インタフェースを検索する検索手段と、
   前記第１インタフェースの代わりに前記第２インタフェースを用いてパケット送信を実行する実行手段と、
   前記ネットワーク制御装置がマルチホームであるか否か検知するマルチホーミング検知手段と、を具備し、
   前記検索手段は、
   前記ネットワーク制御装置がマルチホームでない場合、前記グローバルネットワークへの接続経路を有し、前記ローカルネットワークに属する代替装置を検索し、前記複数のインタフェースのうち前記代替装置への接続経路を有するイングレスインタフェースを前記第２インタフェースに決定し、
   前記ネットワーク制御装置がマルチホームである場合、前記複数のインタフェースから前記グローバルネットワークへの接続経路を有する代替イグレスインタフェースを検索し、前記代替イグレスインタフェースを前記第２インタフェースに決定し、
   前記検索手段は、前記ネットワーク制御装置に割り当てられている固有のグローバルアドレスと、前記ネットワーク制御装置における一時的なアドレスとしての前記第２インタフェースのアドレスとの結合の登録要求を、前記第２インタフェースから前記ローカルネットワークの外部ノードへ送信する登録手段を具備する、
   ネットワーク制御装置。
2. 前記検索手段は、前記登録手段が、前記結合の登録に失敗した場合、他の代替装置を検索する、
   請求項１記載のネットワーク制御装置。
3. 前記登録手段は、前記イングレスインタフェースの現在のアドレスがグローバルアドレスでない場合、前記代替装置からグローバルアドレスを取得し、取得されたグローバルアドレスと前記固有のグローバルアドレスとの結合を登録する、
   請求項１記載のネットワーク制御装置。
4. 前記検索手段は、前記登録手段が前記グローバルアドレスの取得に失敗した場合、他の代替装置を検索する、
   請求項３記載のネットワーク制御装置。
5. 前記検索手段は、前記障害の発生が予測される前記第１インタフェースにおいて当該障害が検知される前に前記第２インタフェースを検索する、
   請求項１記載のネットワーク制御装置。
6. 前記登録手段は、前記外部ノードが前記固有のグローバルアドレスと前記一時的なアドレスの同時使用を許可する場合に、前記障害の発生が予測される前記第１インタフェースにおいて当該障害が検知される前に前記登録要求を送信する、
   請求項５記載のネットワーク制御装置。
7. ローカルネットワークとグローバルネットワークとの間の接続を維持し、複数のインタフェースを有するネットワーク制御装置におけるネットワーク制御方法であって、
   前記複数のインタフェースのうち前記グローバルネットワークへの接続経路を有する第１インタフェースを用いて実行されるパケット送信の障害を検知する障害検知ステップと、
   前記障害が検知された場合に、前記複数のインタフェースから第２インタフェースを検索する検索ステップと、
   前記第１インタフェースの代わりに前記第２インタフェースを用いてパケット送信を実行する実行ステップと、
   前記ネットワーク制御装置がマルチホームであるか否か検知するマルチホーミング検知ステップと、を具備し、
   前記検索ステップにおいて、
   前記ネットワーク制御装置がマルチホームでない場合、前記グローバルネットワークへの接続経路を有し、前記ローカルネットワークに属する代替装置を検索し、前記複数のインタフェースのうち前記代替装置への接続経路を有するイングレスインタフェースを前記第２インタフェースに決定し、
   前記ネットワーク制御装置がマルチホームである場合、前記複数のインタフェースから前記グローバルネットワークへの接続経路を有する代替イグレスインタフェースを検索し、前記代替イグレスインタフェースを前記第２インタフェースに決定し、
   前記検索ステップは、前記ネットワーク制御装置に割り当てられている固有のグローバルアドレスと、前記ネットワーク制御装置における一時的なアドレスとしての前記第２インタフェースのアドレスとの結合の登録要求を、前記第２インタフェースから前記ローカルネットワークの外部ノードへ送信する登録ステップを具備する、
   ネットワーク制御方法。

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